Годится ли ионный двигатель для звездолетов?

[SY]

Думал, что в оранжерее выращивать, чтоб и вершки и корешки есть можно было и росло по быстрее. Нашел такое:
Интенсивность фотосинтеза и скорость роста, позволяет выдавать Spirulina Platensis с 1 м2 поверхности до 80-100 г биомассы. За час жизни эта одноклеточная прибывает в
своей массе вдвое! Имея аминокислоты в несвязанном состоянии и тонкую полисахаридную оболочку, передвигающиеся безъядерные клетки Спирулины, быстро и легко растворяясь в желудке человека, способны обеспечить 100% всех потребностей организма в питательных веществах.
Даже не знаю, можно ли верить про 100%, т.к. в день рекомендуют употреблять от 1 до 50 грамм в разных местах.
PS: просто море инфы по водорослям http://biotex.ibss.org.ua/persons/123/

[ВадимZero]

 

Ватты с джоулями не перепутали?

То есть 2,4-3,6КВт/сутки

[AlexOrex]

Гм, бочка объемом 17,7 млн м³ и массой 200 тыс. т будет очень ажурной, там в ней только воздух будет весить 22 тыс. т при земном давлении (а давление может быть и снижено за счет уменьшения количества азота). Как бы не пришлось графен и аэрогель массово использовать... И да, я подозреваю, что, за исключением гермообъема и основного каркаса, планировка может быть изменяемой, позволяющей перераспределять и население, и техпроцессы (вдруг опридумают более рациональные варианты за время полета).

Как вариант небольшого энергетического удешевления запуска (со значительным увеличением мороки) - послать баки с ксеноном и уран термоглиссером. Корабль их подберет на разгоне через 50-100 лет.

[Проходящий Кот]

Ватты с джоулями не перепутали?

То есть 2,4-3,6КВт/сутки

Так настоящий полковник......

[Андрей Курилов]

Как вариант небольшого энергетического удешевления запуска (со значительным увеличением мороки) - послать баки с ксеноном и уран термоглиссером. Корабль их подберет на разгоне через 50-100 лет.

Интересная идея. При разгоне до скорости 300 км/с корабль может вообще не нести с собой топлива, а собирать запущенное отдельно.

[Андрей Курилов]

12 МДж / сут ~ 140 Вт.
Откуда в нас киловатты берутся, если не с пищей?

Человек в среднем излучает тепла от 100 до 150 вт/час. То есть 2,4-3,6КВт/сутки

На самом деле намного больше. Средний человек при средней физ. нагрузке потребляет 3500 ккал/сут, что равно 170 Вт при учёте того, что в конечном итоге всё превращается в тепло.
Да, и что такое вт/час и кВт/сут? Может быть надо умножить, а не делить?

[Андрей Курилов]

я прикинул что максимум энергии потребляемой в колонии на человека 20 кВт. Это более чем достаточно как по меркам нашей цивилизации. Но мы не покупаем солнце на наших полях. А в колонии это делать придется.Так что еще не факт что 20 кВт/чел - хватит.

Грубый расчет по порядку величины.
Человеку в день нужно 3000 ккал пищи, или 12 МДж.
КПД фотосинтеза пусть 1%. Получаем примерно 1ГДж.
В сутках ~10^5 секунд.
Выходит 10 кВт на человека.
Может, еще какие-то потери энергии нужно учесть? Пусть товарищи биологи меня поправят.

Вы затронули чрезвычайно важный вопрос, который необходимо рассмотреть при проектировании корабля поколений. С учётом того, что придётся таки работать, получим 20 кВт на человека только для пропитания. Если учесть механизацию и автоматизацию труда, то будет 100 кВт. Сколько там у нас народу на борту? 10 тыс.? 1 ГВт чистого электричества на внутренние нужды корабля поколений вынь да положь.

[Андрей Курилов]

Интенсивность фотосинтеза и скорость роста, позволяет выдавать Spirulina Platensis с 1 м2 поверхности до 80-100 г биомассы. За час жизни эта одноклеточная прибывает в
своей массе вдвое! Имея аминокислоты в несвязанном состоянии и тонкую полисахаридную оболочку, передвигающиеся безъядерные клетки Спирулины, быстро и легко растворяясь в желудке человека, способны обеспечить 100% всех потребностей организма в питательных веществах.

В любом случае, одной лишь спирулиной сыт не будешь, нужны витамины... Так что КПД производства еды можно смело считать не 1%, а 0.1%. Не ошибётесь.

[alex_semenov]

12 МДж / сут ~ 140 Вт.
Откуда в нас киловатты берутся, если не с пищей?

Человек в среднем излучает тепла от 100 до 150 вт/час. То есть 2,4-3,6КВт/сутки

На самом деле намного больше. Средний человек при средней физ. нагрузке потребляет 3500 ккал/сут, что равно 170 Вт при учёте того, что в конечном итоге всё превращается в тепло.
Да, и что такое вт/час и кВт/сут? Может быть надо умножить, а не делить?

Тут ошибка в единицах. Не может из человека выходить больше 150 Вт мощности (150 Дж/с). Это какой-то вечный двигатель тогда получается!

Вы затронули чрезвычайно важный вопрос, который необходимо рассмотреть при проектировании корабля поколений. С учётом того, что придётся таки работать, получим 20 кВт на человека только для пропитания. Если учесть механизацию и автоматизацию труда, то будет 100 кВт. Сколько там у нас народу на борту? 10 тыс.? 1 ГВт чистого электричества на внутренние нужды корабля поколений вынь да положь.

Не несите чушь. Во-первых надо корректней считать затраты по этой методике (ниже я это попробую сделать). Во-вторых, энергозатраты цивилизации (которые включают и энергетику на все сельсткое хозяйство) известны. В Японии 4-5 Квт/чел. То же и в Европе. Америка явно больше. Но это Америка. Она все жрет не по нормам. Кстати, эти киловатты включают и ТРАНСПОРТ. То есть 2-х тонные джипы ездящие в магазин за 3 км от дома за пачкой сигарет.
Таким образом техносфера НИКАК не может затрачивать более 5 кВт/чел. Хоть тресни!
Значит на инсоляцию сельского хозяйства остается 15 кВ/чел. Ниже я покажу что это действительно РЕАЛЬНО.

В любом случае, одной лишь спирулиной сыт не будешь, нужны витамины...

Да, это тоже важно, согдасен. И я об этом ниже тоже скажу.

Так что КПД производства еды можно смело считать не 1%, а 0.1%. Не ошибётесь.

Ошибетесь! Еще как ошибетесь!

Но одно техническое замечание.
У меня монитор не маленький, но ваша посдедняя картинка в него не влазит. Замечаю уже это за вами в который раз и не только за вами. Просьба к участникам! Если используете картинку - то выбирайте ее поменьше (я лично при поиске картинки почти все время трачу не просто на поиск подходящей картинки, а  именно  подходящей картинки с разумным размером, поэтому когда у меня на гугле отключился  соответствующий сервис,  я очень этому не обрадовался)! А если нельзя поменьше (например как в случае с планом круизного лайнера выше), то дайте на картинку только ссылку. Ну очень неудобно читать текст, когда картинка (да еще не несущая серьезной информации, где НЕЧЕГО рассматривать и читать) выпазит за границы экрана. А ведь еще часто находится мудило, которому в падлу вашу картинку из цитаты вырезать (это вообще все равно что наложить посреди подъезда!) и этот маразм появляется по нескольку раз на экране!
Если хотите что-то прокричать, увеличьте (покрасьте) шрифт.  Будет намного эффектней.
Не влазящая в экран картинка не кричит. Она просто вызывает недоумение.

[alex_semenov]

Грубый расчет по порядку величины.
Человеку в день нужно 3000 ккал пищи, или 12 МДж.
КПД фотосинтеза пусть 1%. Получаем примерно 1ГДж.
В сутках ~10^5 секунд.
Выходит 10 кВт на человека.
Может, еще какие-то потери энергии нужно учесть? Пусть товарищи биологи меня поправят.

На самом деле 2500 ккал (спортсменам 4500 - максимум).
То есть можно смело брать 2800 ккал на одного колониста.
Да, хороший подход к оценке энергетики СЖО. Но надо вот что поправить. Не все наше питание - растительное.



Белки/Жиры/Углеводы = 14% : 30% : 56%

В итоге от четверти до трети - животная пища (мясо, рыба, молокопродукты). А животные - это еще одна ступенька преобразования со своим КПД. Обычно оценивается (поправляйте если вру) в 10% (хотя сейчас делают и больше). То есть 1/3-1/4 продуктов потребляется с КПД 0.01*0.1=0.001 (но на самом деле может быть и  0.03*0.15 = 0,0045)

При этом растительная пища используется непосредственно для питания людей ориентировочно на 50% (но это компенсируется тем, что кпд культурных растений не 1% а 2-3%). Это "вершки" (или "корешки" если речь идет о картошке). А остальное, "бодылье" как раз должно идти в питание животным (в обходной цикл).
Поэтому расчет усложняется.
Ясно что "бодылья", что осталось после людей для прокорма всего скота не хватит. Поэтому нужно еще и выращивать биомассу просто для прокорма животных (еще одна причина для несъедобной биомассы - культурные растения не утилизируют весь СО2). И тут, кстати, есть очень хорошая лазейка - водоросли. Мало того, что у них кпд выше, они и быстрей плодятся (они вообще очень удобны как звено-амортизатор СЖО) и ими можно кормить животных (рыбу и пр.).
Скорость обмена у водорослей (фитопланктона) на порядок выше, чем у наземных растений. Именно это и позволяет замыкать (и активно управлять) даже очень компактные биосистемы типа Биос-3 (в чем была глупость "Биосфера-2"? Что у них водоросли имели чисто "декоративную" роль, если не ошибаюсь. Там вообще никто не управлял, природа должна была сама замкнуть что надо автоматически. Она и замкнулась. Но исключив человека и его интересы).
Хорошо известно, что небольшая масса фитопланктора кормит куда более превосходящую ее массу морской  фауны.  Эта особенность - бесценный подарок для конструкторов замкнутых СЖО.
Есть неплохая брошюра выпущенная еще в СССР:  Искусственные космические экосистемы

Отдельно замечу еще раз. Когда подобные системы проектируются (для межпланетных кораблей, для баз на Луне и Марсе) всегда предполагается НЕБОЛЬШАЯ команда людей. Не более 100 человек. Эта малочисленность команды и компактность биосистемы сразу создает определенные трудности. Например, крайне тяжело разнообразить питание собственными разносолами.  В маленьких биосистемах (это как в экономике!) невыгодно выращивать редкие и просто малопроизводительные продукты. То есть всякие приправы, например, которых надо мало (на душу населения). А с мясом (рыбой) - ситуация еще усложняется. Поэтому, никто никогда не планирует в таких реально разрабатываемых для ближайшего будущего системах ПОЛНОГО замыкания.  То, чего надо мало (скажем того же  перца) ПРОЩЕ взять с запасом (он карман не потянет). Проще иметь и молоко в виде порошка. Всегда будет некий "хвост" на Н-фукнуии разнообразия продуктов, который не выгодно производить, а проще взять обезвоженный запас.
То есть 100% замыкание СЖО никто никогда из разработчиков и не планирует. Просто нет смысла (экономии массы) если экспедиция длиться не более 10 лет, а людей не более 100 человек.
Нечто подобное будет даже  в нашем случае (просто процент разомкнутости будет не 15-5%, а 0.002%, к примеру). Всегда найдется что-то, что проще запасти на 2000 лет, чем выращивать в такой малой экосистеме (или производить, техносфера - такая же эко-система как и биосфера) на борту.
Но обратите внимание. Еще раз о достоинстве БОЛЬШОЙ колонии (и чем она больше - тем нам проще, лучше как инженерам). То, что у нас МНОГО людей, то есть 10 000 человек - это явный запас для конструкторов СЖО. Это как раз предпосылка для того что бы незамкнутость была доли процентов. Это как раз ГАРАНТИРУЕТ что люди не просто будут обеспечены калориями. Их питание будет не просто сытным, но и очень разнообразным, вкусным, приятным, ибо для такой массы людей уже имеет смысл держать грядки с всякими "дефицитами". За счет высокой производительности той же пшеницы и риса (2-3% а вообще говорят и о 15% порой!) выращивать какой-нибудь ананас с 0.1%... И мясо в нашей колонии можно иметь не только в виде курятины,  крольчатины, грибов и рыбы (что компактно и многочисленно, что легко разводить) но иметь и свинину и говядину и даже что-то поэкзотичней… Реже (разумеется) но все же иметь!
Это что касается вообще замыкания системы.
Что касается энергетики (о больном).

Я упрощенно вот что прикинул. Потребность человека 3000 ккал в день - 150 Вт/чел. 3/4 - этой энергии поставляют растения то есть 112.5 Вт. 1/4 - животные белки и жиры 37.5 вата. Первый производится с кпд 1.5% (половина от 3% ибо мы едим только вершки)  в итоге 7 500 Вт, второй с кпд 0.045  - 8 333 Вт. Итого 15 833 Вт.
Так считая животных, я считал, что все питание для них выращивается отдельно. Но у нас есть бодылье от нашей съедобной с/х продукции!
Поэтому я вполне уверенно могу сказать что потребность биосферы на человека 15 кВт/чел.
А мы тут не говорили о еще большем КПД растений, скажем за счет повышения концентрации СО2 или генной инженерии. То есть резервы еще есть и 15 кВт/чел - это ВЕРХНИЙ предел, для надежности. Реально его можно и снизить (скажем до 12-10 кВт/чел). Тем более что мы все считаем от 3000 ккал а не от нормальных 2800 или 2500 (для людей работающих в офисе!).

НО!

В другой теме мы с AlexAV считали энергию на искусственное освещение колонии в Антарктиде и получили совсем другие, уже запредельные цифры (не получается у нас самодостаточная, самозамкнутая колонии в Антарктиче тогда). Сейчас не найду на вскидку, но помню что что-то получалось за пределами добра и зла. 500 кВт/чел? Что-то около того. В общем много. Очень много! На порядок больше чем можно (максимум, полный коммунизм - 35 кВт/чел)
Как мы получали тогда такие большие значения? Мы перед этим долго считали (оценивали) минимальные посевные площади на душу населения (начиная от имеющейся с/х статистики по миру, по развитым странам и т.д.). Ну а потом взяв 500-300 вт/м2 (типичная инсоляция в хороших местах где по 2 урожая берут), получали мощность освещения. В итоге получалось вот так вот ужасно много. Пол мегаватта на человека.
На этом тогда и остановились. (И обида на это дела запала в мою  душу!)

Оба расчета (мой сегодняшний и тот старый) друг другу противоречат.
Кто же не прав? Как же наши расчеты с AlexAV?
Как развязать парадокс?
Так вот.
Развязка у меня есть.
Недавно листая журнал "Химия и жизнь" (в электроном виде он есть весь) я нашел замечательную статью (нет под рукой, есть в компьютере, который на ремонте).
Там мне попалась статья (в СССР была масса невероятно фантастических проектов, которые были представлены тихо и неярко, но они  яркие по сути, а не по подаче!).
Речь шла о небольшом компактном высокотехнологичном агрокомплексте, расположенном в удачном месте страны (много солнца и воды), который должен был кормить… весь СССР. При этом  речь шла просто о СМЕШНОЙ площади. Не помню но что-то меньше 100 км на 100 км… В общем на карте это мизер, почти точка. ВЕСЬ СССР! По сравнению с существующей посевной площадью - просто смехотворно мало.

За счет чего?

Секрет прост (и вопиющ!). Тот самый случай, когда "все гениальное - просто".
Вы когда садите картошку,  вы как ямки копаете?
Через сколько лопат?
Почему так редко, РАЗРЕЖЕННО?
Чтобы, когда бодылья разрастаться, они не мешали друг другу собирать энергию солнца. Верно? И так садится  в нашем с\х все. С запасом на бодылья.
Но пока это все вырастет (а это большая часть времени созревания урожая)  зарезевривованная под будущие листья плошать гуляет. И не просто гуляет, но бездарно растрачивает солнечную энергию, которая тупо льется на землю. Вот откуда у нас с AlexAV и получалось 500 кВт/чел только солнечной энергии!
Авторы же того проекта (статья рассказывала о хорошо разработанном и теперь похороненном проекте, которым занимался целый институт) рассказывал о разработанном им методе постепенном увеличения расстояния между растениями по мере их роста. О методе, применимом в условия открытого многокилометрового поля!!! (кстати, я не запомнил как, или там даже не говорилось детально).
Но в случае оранжереи, гидро или аэропоники этот метод включается АВТОМАТИЧЕСКИ.
Вот вам и ответ какой расчет верен!

То есть. Теперь я вижу что не только 20 т/чел - обнадеживающая масса для "бочки" (по сравнению с круизным лайнером) но и 20кВт/чел - тоже вполне разумная  квота энергии для замкнутой в себе колонии.

Кстати, а это означает что поселитья в Антарктиде все же можно...

[Андрей Курилов]

Не несите чушь. Во-первых надо корректней считать затраты по этой методике (ниже я это попробую сделать). Во-вторых, энергозатраты цивилизации (которые включают и энергетику на все сельсткое хозяйство) известны. В Японии 4-5 Квт/чел. То же и в Европе. Америка явно больше. Но это Америка. Она все жрет не по нормам. Кстати, эти киловатты включают и ТРАНСПОРТ. То есть 2-х тонные джипы ездящие в магазин за 3 км от дома за пачкой сигарет.
Таким образом техносфера НИКАК не может затрачивать более 5 кВт/чел. Хоть тресни!

Вот здесь я не согласен. Чтобы иметь затраты 5 кВт/чел, как в Японии, нужно увеличить размер колонии до 200 млн. чел, как в Японии, добавить к этому бесплатного Солнца, воздуха и гравитации, а также самопроизвольно растущих строительных материалов. Так как в условиях маленькой колонии в космосе придётся рециклить всё и делать воздух и Солнце своими силами, то затраты энергии будут на порядок больше. Согласен на 10-100 кВт/чел (в зависимости от размера колонии). К тому же, надо учесть что ваша колония не имеет права даже потерять пылинку своего вещества чаще чем раз в день. Иначе по прибытию от обитаемых и прочих отсеков не останется ничего. Сдаётся мне, что если такое и возможно, то только при больших затратах энергии.

5 японских кВт/чел - это пылесос + чайник + микроволновка.

[Retired]

Тут ошибка в единицах. Не может из человека выходить больше 150 Вт мощности (150 Дж/с). Это какой-то вечный  тогда получается!

Александр, только из уважения и симпатии лично к Вам (на школоту уже надоело реагировать): берем закон излучения ЧТ имени Стефана Больцмана. Который утверждает пропорциональность 4-й степени абсолютной температуры Т объёмной плотности энергии равновесного излучения. Площадь поверхности среднего (между мужчиной и женщиной) человеческого тела = 1,75 кв.м. (показатель метаболического обмена), температура = 310К, постоянная Больцмана = k=1,38*10^-23 Дж/К. 1 дж = 1 вт.сек
В форумулу цифры, надеюсь, сами подставите.  Получите около 500 вт, но человек далеко не ЧТ, поэтому 125 Вт/рыло - типовая строительная норма (вентиляция/микроклимат), прописанная во всех справочниках.
 

[Проходящий Кот]

Самодвижущиеся грядки  из ИРа конца 70х годов.....
11-83 не совсем то....

[Андрей Курилов]

Кстати, а это означает что поселитья в Антарктиде все же можно...

ОК, но тогда нужен пример некоего существующего proof of concept, реально производящего столько-то кг картошки за столько-то ватт, будь то оранжерея или гидропоника...

[stuuvi]

но иметь и свинину и говядину и даже что-то поэкзотичней… Реже (разумеется) но все же иметь!

во избежание расслоения общества дефицитов быть не должно. пускай едят одно и то же, насекомых например и тп. с расслоением общества неизбежны конфликты, корабль не долетит

[alex_semenov]

Александр, только из уважения и симпатии лично к Вам (на школоту уже надоело реагировать): берем закон излучения ЧТ имени Стефана Больцмана. Который утверждает пропорциональность 4-й степени абсолютной температуры Т объёмной плотности энергии равновесного излучения. Площадь поверхности среднего (между мужчиной и женщиной) человеческого тела = 1,75 кв.м. (показатель метаболического обмена), температура = 310К, постоянная Больцмана = k=1,38*10^-23 Дж/К. 1 дж = 1 вт.сек
В форумулу цифры, надеюсь, сами подставите.  Получите около 500 вт, но человек далеко не ЧТ, поэтому 125 Вт/рыло - типовая строительная норма (вентиляция/микроклимат), прописанная во всех справочниках.

Кстати, интересный расчет! Спасибо за идею. Но тут надо брать не постоянную Больцмана а Стэфана-Больцмана. Я ею так часто пользуюсь, что даже запомнил 5.670E-8. В итоге взяв 150 ватт температуру 37 С и коэффициент черноты 1 я получил  0.286 м2. Если представить тело человека в виде шара (что для нас - проще пареной репы) то его диаметр.. 30 см...
Похоже на человека?
Нет.

Где ошибка? Во-первых коэффициент черноты тела иной. И мы могли бы попытаться его высчитать подставив ваши 1.75 м2, однако тут нужно вспомнить, что  наш сферический человек ... не в вакууме. Тут есть другие каналы теплообмена. По сути мы люди потому такие вонючие (с точки зрения собак) что очень интенсивно потеем, например. Так что остановимся на вашей строительной норме (видимо чистая эмпирика). 125 Вт очень хорошо вписываются в 150 ват что мы потребляем с пищей (кстати мы не все перевариваем, мухи не зря пытаются сеть на то, что мы после себя оставляем)

[Проходящий Кот]

но иметь и свинину и говядину и даже что-то поэкзотичней… Реже (разумеется) но все же иметь!

во избежание расслоения общества дефицитов быть не должно. пускай едят одно и то же, насекомых например и тп. с расслоением общества неизбежны конфликты, корабль не долетит

Прикалываемся?
Пищевые нормы на каждого определяются медицинским отделом.
А от здоровья каждого зависит сам успех полета.
Любые попытки создать группы своих будут жестоко пресекаться всей структурой экипажа корабля....

[stuuvi]

Любые попытки создать группы своих будут жестоко пресекаться всей структурой экипажа корабля....

наиболее активные пресекатели станут коррупционерами и поехало

[Проходящий Кот]

Прикалывайтесь дальше.
Современному офисному планктону нечего делать в таком полете.
Они его, естественно, провалят
Летит жестко спаянная многовековой жизнью группа людей.
Отобранные согласно ПРОКРУСТИКИ люди....

[alex_semenov]

Вот здесь я не согласен. Чтобы иметь затраты 5 кВт/чел, как в Японии, нужно увеличить размер колонии до 200 млн. чел, как в Японии

200? Скорей 100! Там 127 миллионов и они вымирают, у них как у нас фертильность 1.33,  но не суть важно. Я понимаю что вы о порядке величины. Просто округлилия явно предвзято...

добавить к этому бесплатного Солнца,

А мы  разве не добавляем? Аж 15 квт/чел! То что идет на с\х освещение это разве не Солнце?

воздуха

Воздух включен опять таки в с\х 15 квт/чел. Тогда уж и воду включайте. Но это - там же. 

и гравитации,

Ну это как раз есть не просит ВООБЩЕ. Один раз за 1000 лет раскрутил и…

а также самопроизвольно растущих строительных материалов.

Стоп. А Япония разве до сих пор строит из древесины?

Так как в условиях маленькой колонии в космосе придётся рециклить всё и делать воздух и Солнце своими силами, то затраты энергии будут на порядок больше.

15 квт/чел для с\х и есть эти затраты на рициклинг. И не надо искать тут лишние порядки.

Что действительно можно было бы найти (мне в пику) - так это затраты на рициклинг техносферы. Наша техносфера (которая 5 кВт/чел)  разомкнута. Да она что-то тратит на добычу сырья, но практически не тратится на переработку отходов (а только норовить и  из переработки добыть энергию какую-никаую). А это неправильно. Я обычно заявляю, что цивилизация, которая перешла на рициклинг должна тратить энергии в 2 раза больше чем наша (как грубый верхний предел). То есть, для Японии это получится 10 кВт/чел и в итоге 25 кВ/чел всего на колонию.
В любом случае тут нет порядков.
Но я и эти 5 кВт/чел на рициклинг бы не да. Почему?
Хотя бы потому что наша колония не традится на добычу ресурсов (небольшой запас для восстановления она будет иметь на борту уже в готовом, добытом виде). Она вообще будет во многом куда более экономичней. Скажем там не будет ни одной лампочки накаливания (которых в той же Японии сейчас наверное не менее половины).

5 японских кВт/чел - это пылесос + чайник + микроволновка.

Нет. Тут все. И сталелитейные заводы (с электродуговыми печали) и заводы по производству автомобилей и химическое производство и (самое главное) ТРАНСПОРТ.
И общественный (рассекающий воздух на 200 км/ч) и личный транспорт по нормам западного общества! Ездят они не так далеко как американцы, но все равно ездят! А это заметный кусок ЛИШНИХ энергозатрат (как для нашей колонии). 1/3, не менее!
Более того. Я глубоко убежден что от 50 до 90% всех затрат нашего общества - СОЦИАЛЬНАЯ ЭНТРОПИЯ. Ненужные иди сильно завышенные расходы. Скажем военные - точно. Всякая армия готова к прошлой войне но не нынешней. Когда дело дойдет до межзвездной колонии все это пойдет только в минус а не в плюс. Так что я твердо остаюсь на 5 кВт/чел. Этого должно хватить с головой!
И даже если 25 кВт/чел, то это все равно не порядок. Придется поставить дополнительный радиатор и только.

Кстати, а это означает что поселитья в Антарктиде все же можно...

ОК, но тогда нужен пример некоего существующего proof of concept, реально производящего столько-то кг картошки за столько-то ватт, будь то оранжерея или гидропоника...

Гм… наверняка такие данные где-то есть. Хотя кто в здравом уме станет выращивать в подвале растения?… Нет, любители анаши в Лондоне очень даже…  Ну и ученые... (как по-вашему они это кпд посчитали?)
Кстати, у нас в Норильске, кажется, существовало (и существует) тепличное хозяйство в доп. освещением. Там наверняка данные должны быть.
Я лично считаю вполне нормальным расчет от кпд растений в 2-3%. При таких низких КПД  эмпирика мало чем может ПОДКОРРЕКТИРОВАТЬ теорию. И так ясно что 98-97% энергии тупо превращается в тепло. Так что тут иные показатели (скажем концентрация СО2, вредители, удобрения) влияют куда сильней.